JPH0949006A - 自己潤滑性焼結摺動材およびその製造方法 - Google Patents
自己潤滑性焼結摺動材およびその製造方法Info
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- JPH0949006A JPH0949006A JP7224746A JP22474695A JPH0949006A JP H0949006 A JPH0949006 A JP H0949006A JP 7224746 A JP7224746 A JP 7224746A JP 22474695 A JP22474695 A JP 22474695A JP H0949006 A JPH0949006 A JP H0949006A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 偏荷重，高荷重下においても非常に優れた耐
焼付性，耐摩耗性を示す自己潤滑性焼結摺動材およびそ
の製造方法を提供する。 【構成】 鉄系基材における摺動側に鉄系材料を含む焼
結摺動材料よりなる焼結摺動層が設けられてなる自己潤
滑性焼結摺動材であって、この焼結摺動層の表面に黒鉛
からなる固体潤滑剤粒子による凸部を形成しその表面上
に固体潤滑剤層を設ける。
焼付性，耐摩耗性を示す自己潤滑性焼結摺動材およびそ
の製造方法を提供する。 【構成】 鉄系基材における摺動側に鉄系材料を含む焼
結摺動材料よりなる焼結摺動層が設けられてなる自己潤
滑性焼結摺動材であって、この焼結摺動層の表面に黒鉛
からなる固体潤滑剤粒子による凸部を形成しその表面上
に固体潤滑剤層を設ける。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、自己潤滑性焼結摺動材
およびその製造方法に関し、より詳しくは鉄系基材にお
ける摺動側に鉄系材料を含む焼結摺動材料よりなる焼結
摺動層が設けられてなる自己潤滑性焼結摺動材およびそ
の製造方法に関するものである。
およびその製造方法に関し、より詳しくは鉄系基材にお
ける摺動側に鉄系材料を含む焼結摺動材料よりなる焼結
摺動層が設けられてなる自己潤滑性焼結摺動材およびそ
の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、無給脂作業機ブッシュに用いられ
る自己潤滑性焼結摺動材として、銅系，スレンレス系等
の母層に黒鉛，二硫化モリブデン，二硫化タングステン
等の固体潤滑剤を混合させたもの（例えば、東芝タンガ
ロイ製、ＳＬ合金）がある。また、安価な自己潤滑性焼
結摺動材として、特殊なプラスチックに固体潤滑剤を含
有させたものがある。また、本発明者らは、先に、高荷
重に耐え得るものとして、鉄系焼結材よりなる母材に黒
鉛等の固体潤滑剤を混合，分散させてなる自己潤滑性焼
結摺動材を提案している（特願昭６３−１９０９９４号
公報，特願平２−１４３８０号公報）。
る自己潤滑性焼結摺動材として、銅系，スレンレス系等
の母層に黒鉛，二硫化モリブデン，二硫化タングステン
等の固体潤滑剤を混合させたもの（例えば、東芝タンガ
ロイ製、ＳＬ合金）がある。また、安価な自己潤滑性焼
結摺動材として、特殊なプラスチックに固体潤滑剤を含
有させたものがある。また、本発明者らは、先に、高荷
重に耐え得るものとして、鉄系焼結材よりなる母材に黒
鉛等の固体潤滑剤を混合，分散させてなる自己潤滑性焼
結摺動材を提案している（特願昭６３−１９０９９４号
公報，特願平２−１４３８０号公報）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記プ
レスチック系の自己潤滑性焼結摺動材は摺動面圧が２０
０ｋｇ／ｃｍ2 を越えると、他の自己潤滑性焼結摺動材
でも摺動面圧が５００ｋｇ／ｃｍ2 を越えると、所謂
「ヘタリ」現象を示すとともに耐摩耗寿命が著しく短く
なるという問題点がある。
レスチック系の自己潤滑性焼結摺動材は摺動面圧が２０
０ｋｇ／ｃｍ2 を越えると、他の自己潤滑性焼結摺動材
でも摺動面圧が５００ｋｇ／ｃｍ2 を越えると、所謂
「ヘタリ」現象を示すとともに耐摩耗寿命が著しく短く
なるという問題点がある。
【０００４】また、偏荷重，ピーク的な高荷重のかかる
ブッシュとして、内周面から約１ｍｍの深さの部分が熱
処理による硬化によって強化された鉄系自己潤滑性摺動
材の内側層とされ、この内側層を包囲する部分を通常の
高強度鉄系焼結材料よりなる外側層とされる２層成形ブ
ッシュがある。しかしながら、この２層成形ブッシュに
おいても、過度の偏荷重が加わると、前記鉄系焼結材料
の母層に分散された固体潤滑剤粒子等の固体潤滑剤，こ
の固体潤滑剤の周辺を繋ぐように多数のマイクロクラッ
クが発生する、異常摩耗を引き起こす等の問題点があ
る。
ブッシュとして、内周面から約１ｍｍの深さの部分が熱
処理による硬化によって強化された鉄系自己潤滑性摺動
材の内側層とされ、この内側層を包囲する部分を通常の
高強度鉄系焼結材料よりなる外側層とされる２層成形ブ
ッシュがある。しかしながら、この２層成形ブッシュに
おいても、過度の偏荷重が加わると、前記鉄系焼結材料
の母層に分散された固体潤滑剤粒子等の固体潤滑剤，こ
の固体潤滑剤の周辺を繋ぐように多数のマイクロクラッ
クが発生する、異常摩耗を引き起こす等の問題点があ
る。
【０００５】このような自己潤滑性焼結摺動材において
生じる問題は、摺動後の組織を観察すると、次のような
現象〜が関与していると考えられる。
生じる問題は、摺動後の組織を観察すると、次のような
現象〜が関与していると考えられる。
【０００６】 固体潤滑剤粒子の偏析、プレス成形時
の加圧による偏平化による固体潤滑剤粒子同士の接近，
接触により脆弱部分から破壊が生じる。 例えば、鉄系焼結母層と黒鉛との組み合わせの場合
のように、黒鉛周辺，焼結母層の結晶粒界に焼結時の反
応でセメンタイトのような脆い炭化物が生成して焼結母
層が脆弱になるので、破壊されやすく、異常摩耗を引き
起こしやすい。 固体潤滑剤粒子のサイズをできるだけ大きくし、粒
子間の距離を大きくさせることによって、の現象は幾
分軽減できると考えられるが、プレス成形時の加圧によ
る粒子の著しい偏平化、更に母層金属粒子の食い込み等
による形状的な切り欠き効果が大きくなるために応力が
集中し、破壊が生じる。 前述の原因で異常摩耗が進行しても、初期において
は大量の固体潤滑剤を含んだ摩耗粉が用いられているた
めに、異音の発生も無く順調に稼働しているようにみら
れるが、ある時点から摩耗粉の潤滑作用が不足するよう
になり異音が発せられるようになる。 固体潤滑剤は強度の点からむやみに添加できないた
めにブッシュは初期の馴染みがとれないので、異音の発
生，初期の焼き付き等を防ぐために充分な馴らし運転が
必要になる、また摺動相手材に凝着，カジリ等を発生さ
せる。
の加圧による偏平化による固体潤滑剤粒子同士の接近，
接触により脆弱部分から破壊が生じる。 例えば、鉄系焼結母層と黒鉛との組み合わせの場合
のように、黒鉛周辺，焼結母層の結晶粒界に焼結時の反
応でセメンタイトのような脆い炭化物が生成して焼結母
層が脆弱になるので、破壊されやすく、異常摩耗を引き
起こしやすい。 固体潤滑剤粒子のサイズをできるだけ大きくし、粒
子間の距離を大きくさせることによって、の現象は幾
分軽減できると考えられるが、プレス成形時の加圧によ
る粒子の著しい偏平化、更に母層金属粒子の食い込み等
による形状的な切り欠き効果が大きくなるために応力が
集中し、破壊が生じる。 前述の原因で異常摩耗が進行しても、初期において
は大量の固体潤滑剤を含んだ摩耗粉が用いられているた
めに、異音の発生も無く順調に稼働しているようにみら
れるが、ある時点から摩耗粉の潤滑作用が不足するよう
になり異音が発せられるようになる。 固体潤滑剤は強度の点からむやみに添加できないた
めにブッシュは初期の馴染みがとれないので、異音の発
生，初期の焼き付き等を防ぐために充分な馴らし運転が
必要になる、また摺動相手材に凝着，カジリ等を発生さ
せる。
【０００７】一方、焼結体を母層とする場合の前記〜
の問題点を改善したものとして、溶製材に機械加工に
より穴，溝部を形成し固体潤滑剤を充填したブッシュが
市販（例えば、三協オイルレス製 ＳＯ＃５０ ＳＰ
２）されているが、多数の穴，溝部を機械加工するため
に非常にコスト高になる、前記，の問題点が解決さ
れない等の問題点がある。また、ブッシュの揺動角が小
さくなると固体潤滑剤の埋め込みピッチを細かくしない
と、焼き付き，異常摩耗を引き起こすために、埋め込み
穴をより多数加工しなければならず、より高コストにな
るという問題点がある。
の問題点を改善したものとして、溶製材に機械加工に
より穴，溝部を形成し固体潤滑剤を充填したブッシュが
市販（例えば、三協オイルレス製 ＳＯ＃５０ ＳＰ
２）されているが、多数の穴，溝部を機械加工するため
に非常にコスト高になる、前記，の問題点が解決さ
れない等の問題点がある。また、ブッシュの揺動角が小
さくなると固体潤滑剤の埋め込みピッチを細かくしない
と、焼き付き，異常摩耗を引き起こすために、埋め込み
穴をより多数加工しなければならず、より高コストにな
るという問題点がある。
【０００８】本発明は、このような問題点を解消するた
めに成されたものであり、偏荷重，高荷重下においても
非常に優れた耐焼付性，耐摩耗性を示す自己潤滑性焼結
摺動材およびその製造方法を提供することを目的とする
ものである。
めに成されたものであり、偏荷重，高荷重下においても
非常に優れた耐焼付性，耐摩耗性を示す自己潤滑性焼結
摺動材およびその製造方法を提供することを目的とする
ものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段および作用・効果】本発明
による自己潤滑性焼結摺動材は、前述された目的を達成
するために、第１に、鉄系基材における摺動側に鉄系材
料を含む焼結摺動材料よりなる焼結摺動層が設けられて
なる自己潤滑性焼結摺動材であって、この焼結摺動層の
表面に固体潤滑剤粒子による凸部を形成させることを特
徴とする自己潤滑性焼結摺動材。
による自己潤滑性焼結摺動材は、前述された目的を達成
するために、第１に、鉄系基材における摺動側に鉄系材
料を含む焼結摺動材料よりなる焼結摺動層が設けられて
なる自己潤滑性焼結摺動材であって、この焼結摺動層の
表面に固体潤滑剤粒子による凸部を形成させることを特
徴とする自己潤滑性焼結摺動材。
【００１０】この第１の特徴を有する本発明の自己潤滑
性焼結摺動材によれば、焼結摺動層の表面に固体潤滑剤
粒子による凸部が形成されるので、被摺動体に対してこ
の固体潤滑剤粒子のみが接触するため、初期なじみ性が
良く優れた潤滑性を得ることができる。
性焼結摺動材によれば、焼結摺動層の表面に固体潤滑剤
粒子による凸部が形成されるので、被摺動体に対してこ
の固体潤滑剤粒子のみが接触するため、初期なじみ性が
良く優れた潤滑性を得ることができる。
【００１１】本発明による自己潤滑性焼結摺動材におい
て、前記凸部が形成される焼結摺動層の表面上に固体潤
滑剤層が設けられることが好ましい。
て、前記凸部が形成される焼結摺動層の表面上に固体潤
滑剤層が設けられることが好ましい。
【００１２】このような構造で固体潤滑剤層を設けるこ
とにより、前記凸部によりその固体潤滑剤層が捕捉され
るためにその固体潤滑剤層が摺動の際に除去され難く、
偏荷重，高荷重下においても、初期馴染み性を含む優れ
た潤滑性を維持することができる。言い換えれば、非常
に優れた耐焼付性，耐摩耗性を得ることができる。
とにより、前記凸部によりその固体潤滑剤層が捕捉され
るためにその固体潤滑剤層が摺動の際に除去され難く、
偏荷重，高荷重下においても、初期馴染み性を含む優れ
た潤滑性を維持することができる。言い換えれば、非常
に優れた耐焼付性，耐摩耗性を得ることができる。
【００１３】本発明において、前記凸部は、前記焼結摺
動層に予め含まれている固体潤滑剤粒子が前記焼結摺動
層の表面から突起してなるものとすることができる。こ
の固体潤滑剤は、通常焼結摺動層に用いられるものであ
るために、固体潤滑剤粒子により前記凸部を形成するこ
とは非常に合理的である。
動層に予め含まれている固体潤滑剤粒子が前記焼結摺動
層の表面から突起してなるものとすることができる。こ
の固体潤滑剤は、通常焼結摺動層に用いられるものであ
るために、固体潤滑剤粒子により前記凸部を形成するこ
とは非常に合理的である。
【００１４】このように固体潤滑剤粒子により前記凸部
を形成する場合、この固体潤滑粒子は粒径が０．１〜
３．０ｍｍであり、前記焼結摺動層がその固体潤滑剤粒
子を１５〜５０体積％において含むことが好ましい。な
お、粒径が０．１ｍｍより小さくなると固体潤滑剤層を
捕捉する効果が認められなくなり、３．０ｍｍより大き
くなるとその固体潤滑剤粒子が焼結摺動層から外れやす
くなるためである。また、固体潤滑剤粒子の量が１５体
積％より少なくなると潤滑性が不充分になり、５０体積
％を越えると摩耗の程度が著しくなるためである。
を形成する場合、この固体潤滑粒子は粒径が０．１〜
３．０ｍｍであり、前記焼結摺動層がその固体潤滑剤粒
子を１５〜５０体積％において含むことが好ましい。な
お、粒径が０．１ｍｍより小さくなると固体潤滑剤層を
捕捉する効果が認められなくなり、３．０ｍｍより大き
くなるとその固体潤滑剤粒子が焼結摺動層から外れやす
くなるためである。また、固体潤滑剤粒子の量が１５体
積％より少なくなると潤滑性が不充分になり、５０体積
％を越えると摩耗の程度が著しくなるためである。
【００１５】この固体潤滑剤粒子としては、例えば黒
鉛，ＢＮ，ＷＳ2 ，ＭｏＳ2 ，ＣａＦ2 等の既知の固体
潤滑剤粒子のうちの一種または二種以上を用いることが
できる。
鉛，ＢＮ，ＷＳ2 ，ＭｏＳ2 ，ＣａＦ2 等の既知の固体
潤滑剤粒子のうちの一種または二種以上を用いることが
できる。
【００１６】本発明の自己潤滑性焼結摺動材において、
前記固体潤滑剤層は、黒鉛，ＢＮ，ＷＳ2 ，ＭｏＳ2 ，
ＣａＦ2 等の既知の固体潤滑剤のうちの一種もしくは二
種以上を含んでなるものとすることができる。これら既
知の固体潤滑剤に加えて、鉄凝着性を軽減する金属粉末
および／または有機結合剤を含んでもよい。この鉄凝着
性を軽減する金属粉末は、Ｃｕ，Ｚｎ，Ｐｂ，Ｂｉ，Ｓ
ｂ，Ｗ，Ｍｏ等の鉄との凝着性の小さい非鉄金属系粉末
とすることができる。前記有機結合剤は、増長剤の役
目、摺動面への塗布性の改善のために添加され、例えば
グリース，ナイロン，フェノール樹脂等とされる。
前記固体潤滑剤層は、黒鉛，ＢＮ，ＷＳ2 ，ＭｏＳ2 ，
ＣａＦ2 等の既知の固体潤滑剤のうちの一種もしくは二
種以上を含んでなるものとすることができる。これら既
知の固体潤滑剤に加えて、鉄凝着性を軽減する金属粉末
および／または有機結合剤を含んでもよい。この鉄凝着
性を軽減する金属粉末は、Ｃｕ，Ｚｎ，Ｐｂ，Ｂｉ，Ｓ
ｂ，Ｗ，Ｍｏ等の鉄との凝着性の小さい非鉄金属系粉末
とすることができる。前記有機結合剤は、増長剤の役
目、摺動面への塗布性の改善のために添加され、例えば
グリース，ナイロン，フェノール樹脂等とされる。
【００１７】本発明による自己潤滑性焼結摺動材は、第
２に、鉄系基材に焼結摺動層が設けられる自己潤滑性焼
結摺動材であって、この焼結摺動層の表面に凹部が形成
されその凹部内も含んでその表面上に固体潤滑剤層が設
けられることを特徴とするものである。
２に、鉄系基材に焼結摺動層が設けられる自己潤滑性焼
結摺動材であって、この焼結摺動層の表面に凹部が形成
されその凹部内も含んでその表面上に固体潤滑剤層が設
けられることを特徴とするものである。
【００１８】この第２の特徴を有する本発明の自己潤滑
性焼結摺動材によれば、焼結摺動層の表面に凹部が形成
され、固体潤滑剤層が下方からその凹部により捕捉され
る（アンカー効果）ために、この固体潤滑剤層が摺動の
際に除去され難く、偏荷重，高荷重下においても、初期
馴染み性を含む優れた潤滑性を維持することができる。
性焼結摺動材によれば、焼結摺動層の表面に凹部が形成
され、固体潤滑剤層が下方からその凹部により捕捉され
る（アンカー効果）ために、この固体潤滑剤層が摺動の
際に除去され難く、偏荷重，高荷重下においても、初期
馴染み性を含む優れた潤滑性を維持することができる。
【００１９】前記凹部は、前記焼結摺動層に予め含まれ
ている表面部分の固体潤滑剤粒子を除去した後の穴痕と
することができる。なお、機械的加工により凹部を形成
するには手間がかかるが、このように固体潤滑剤粒子を
除去する方法を採れば簡単に凹部を形成することができ
経済的である。
ている表面部分の固体潤滑剤粒子を除去した後の穴痕と
することができる。なお、機械的加工により凹部を形成
するには手間がかかるが、このように固体潤滑剤粒子を
除去する方法を採れば簡単に凹部を形成することができ
経済的である。
【００２０】この固体潤滑剤粒子は粒径が０．１〜３．
０ｍｍであり、前記焼結摺動層がその固体潤滑剤粒子を
１５〜５０体積％において含むことが好ましい。なお、
粒径が０．１ｍｍより小さいと形成される凹部が小さく
なりアンカー効果が期待できなくなり、また３．０ｍｍ
より大きくなるとかえって焼結摺動層が除去される傾向
が出てくるためである。
０ｍｍであり、前記焼結摺動層がその固体潤滑剤粒子を
１５〜５０体積％において含むことが好ましい。なお、
粒径が０．１ｍｍより小さいと形成される凹部が小さく
なりアンカー効果が期待できなくなり、また３．０ｍｍ
より大きくなるとかえって焼結摺動層が除去される傾向
が出てくるためである。
【００２１】本発明において、この固体潤滑剤粒子とし
ては、例えば黒鉛，ＢＮ，ＷＳ2 ，ＭｏＳ2 ，ＣａＦ2
等の既知の固体潤滑剤粒子のうちの一種または二種以上
を用いることができる。
ては、例えば黒鉛，ＢＮ，ＷＳ2 ，ＭｏＳ2 ，ＣａＦ2
等の既知の固体潤滑剤粒子のうちの一種または二種以上
を用いることができる。
【００２２】前記焼結摺動材料は、鉄系材料以外に銅系
材料を含んでなるものであることが好ましい。この銅系
材料を含むことにより緻密化がすすみ焼結摺動層の収縮
量が大きくなるために前記固体潤滑剤粒子がその焼結摺
動層から突起しやすくなり、凸部の形成が容易になると
ともに、またその突起の除去による凹部の形成が容易に
なる。
材料を含んでなるものであることが好ましい。この銅系
材料を含むことにより緻密化がすすみ焼結摺動層の収縮
量が大きくなるために前記固体潤滑剤粒子がその焼結摺
動層から突起しやすくなり、凸部の形成が容易になると
ともに、またその突起の除去による凹部の形成が容易に
なる。
【００２３】また、本発明においてこの銅系材料は１０
〜８０体積％において含まれることが好ましい。このよ
うに銅系材料が１０体積％以上含まれることにより焼結
時における固体潤滑剤の黒鉛と鉄系材料との反応が防止
され、セメンタイト等の脆弱相の析出が効果的に防止さ
れる。なお、１０体積％より少なくなると焼結摺動層が
あまり緻密化しなくなり、８０体積％を越えると焼結摺
動層中の鉄系材料粒子が銅系材料でほぼ完全に囲まれて
鉄系材料本来の強度特性，摺動特性を発揮することがで
きなくなるためである。
〜８０体積％において含まれることが好ましい。このよ
うに銅系材料が１０体積％以上含まれることにより焼結
時における固体潤滑剤の黒鉛と鉄系材料との反応が防止
され、セメンタイト等の脆弱相の析出が効果的に防止さ
れる。なお、１０体積％より少なくなると焼結摺動層が
あまり緻密化しなくなり、８０体積％を越えると焼結摺
動層中の鉄系材料粒子が銅系材料でほぼ完全に囲まれて
鉄系材料本来の強度特性，摺動特性を発揮することがで
きなくなるためである。
【００２４】また、前記焼結摺動材料は、さらに炭素を
含むことが好ましい。炭素を含むことにより焼結摺動層
の強度を向上させることができる。
含むことが好ましい。炭素を含むことにより焼結摺動層
の強度を向上させることができる。
【００２５】また、前記焼結摺動材料は、さらにＮｉを
２．０〜２０．０重量％、およびＴｉ，Ｓｉ，Ａｌ，Ｆ
ｅ，Ｃｏ，Ｃｒ，Ｚｒ，Ｓｎのうちの一種または二種以
上を０．５〜１０．０重量％において含むことが好まし
い。これらの成分を添加するのは、耐高荷重性を得るた
めと、前記焼結摺動層と前記鉄系基材との適切な焼結温
度を近づけるためである。
２．０〜２０．０重量％、およびＴｉ，Ｓｉ，Ａｌ，Ｆ
ｅ，Ｃｏ，Ｃｒ，Ｚｒ，Ｓｎのうちの一種または二種以
上を０．５〜１０．０重量％において含むことが好まし
い。これらの成分を添加するのは、耐高荷重性を得るた
めと、前記焼結摺動層と前記鉄系基材との適切な焼結温
度を近づけるためである。
【００２６】また、前記焼結摺動層は９０％以上に緻密
化されていることが好ましい。なお、緻密化の程度が９
０％よりも低いと必要な強度が得られなくなる。
化されていることが好ましい。なお、緻密化の程度が９
０％よりも低いと必要な強度が得られなくなる。
【００２７】このように高い緻密化を得るために、前記
焼結摺動材料の成分として、２５０メッシュ以下に微粉
化された鉄系材料を用いることが非常に好ましい。
焼結摺動材料の成分として、２５０メッシュ以下に微粉
化された鉄系材料を用いることが非常に好ましい。
【００２８】また、本発明において、前記鉄系基材の摺
動側に前記焼結摺動層が拡散接合されていることが好ま
しい。このように拡散接合することによりその焼結摺動
層が鉄系基材に強固に接合される。なお、前記鉄系基材
として鋼管類を用いることが考えられるが、鉄系焼結材
料を用いる場合においては、焼結摺動層と二層成形した
後焼結することも、この拡散接合の意味に含まれる。
動側に前記焼結摺動層が拡散接合されていることが好ま
しい。このように拡散接合することによりその焼結摺動
層が鉄系基材に強固に接合される。なお、前記鉄系基材
として鋼管類を用いることが考えられるが、鉄系焼結材
料を用いる場合においては、焼結摺動層と二層成形した
後焼結することも、この拡散接合の意味に含まれる。
【００２９】本発明による自己潤滑性焼結摺動材の製造
方法は、第１に、鉄系基材の摺動側に鉄系材料を含む焼
結摺動材料よりなる焼結摺動層が設けられ、この焼結摺
動層の表面に固体潤滑剤層が設けられてなる自己潤滑性
焼結摺動材の製造方法であって、この焼結摺動層の表面
に凸部を形成させその表面上に前記固体潤滑層を形成す
ることを特徴とするものである。
方法は、第１に、鉄系基材の摺動側に鉄系材料を含む焼
結摺動材料よりなる焼結摺動層が設けられ、この焼結摺
動層の表面に固体潤滑剤層が設けられてなる自己潤滑性
焼結摺動材の製造方法であって、この焼結摺動層の表面
に凸部を形成させその表面上に前記固体潤滑層を形成す
ることを特徴とするものである。
【００３０】この第１の特徴を有する本発明による自己
潤滑性焼結摺動材の製造方法によれば、前述のように焼
結摺動層が除去され難く耐焼付性，耐摩耗性が優れた自
己潤滑性焼結摺動材を得ることができる。
潤滑性焼結摺動材の製造方法によれば、前述のように焼
結摺動層が除去され難く耐焼付性，耐摩耗性が優れた自
己潤滑性焼結摺動材を得ることができる。
【００３１】本発明による自己潤滑性焼結摺動材の製造
方法において、前記鉄系材料を含む焼結摺動材料に銅系
材料および固体潤滑剤粒子を含ませ、この焼結摺動材料
を焼結して収縮させることにより前記固体潤滑剤粒子を
焼結摺動層の表面から突起させて前記凸部を形成するこ
とができる。この固体潤滑剤は通常焼結摺動材料として
用いられるものであるから、このように固体潤滑剤粒子
を利用して前記凸部を形成することは非常に合理的であ
る。
方法において、前記鉄系材料を含む焼結摺動材料に銅系
材料および固体潤滑剤粒子を含ませ、この焼結摺動材料
を焼結して収縮させることにより前記固体潤滑剤粒子を
焼結摺動層の表面から突起させて前記凸部を形成するこ
とができる。この固体潤滑剤は通常焼結摺動材料として
用いられるものであるから、このように固体潤滑剤粒子
を利用して前記凸部を形成することは非常に合理的であ
る。
【００３２】この固体潤滑剤粒子としては、前記第１の
特徴を有する本発明の自己潤滑性焼結摺動材について説
明したように、粒径が０．１〜３．０ｍｍのものを使用
し、前記焼結摺動層にその固体潤滑剤粒子を１５〜５０
体積％において含ませることが好ましい。
特徴を有する本発明の自己潤滑性焼結摺動材について説
明したように、粒径が０．１〜３．０ｍｍのものを使用
し、前記焼結摺動層にその固体潤滑剤粒子を１５〜５０
体積％において含ませることが好ましい。
【００３３】本発明による自己潤滑性焼結摺動材の製造
方法は、第２に、鉄系基材の摺動側に鉄系材料を含む焼
結摺動材料よりなる焼結摺動層が設けられ、この焼結摺
動層の表面に固体潤滑剤層が設けられてなる自己潤滑性
焼結摺動材の製造方法であって、この焼結摺動層の表面
に凹部を形成させその表面上に前記固体潤滑層を形成す
ることを特徴とするものである。
方法は、第２に、鉄系基材の摺動側に鉄系材料を含む焼
結摺動材料よりなる焼結摺動層が設けられ、この焼結摺
動層の表面に固体潤滑剤層が設けられてなる自己潤滑性
焼結摺動材の製造方法であって、この焼結摺動層の表面
に凹部を形成させその表面上に前記固体潤滑層を形成す
ることを特徴とするものである。
【００３４】この第２の特徴を有する本発明による自己
潤滑性焼結摺動材の製造方法によれば、前述のようにア
ンカー効果により焼結摺動層が除去され難く耐焼付性，
耐摩耗性が優れた自己潤滑性焼結摺動材を得ることがで
きる。
潤滑性焼結摺動材の製造方法によれば、前述のようにア
ンカー効果により焼結摺動層が除去され難く耐焼付性，
耐摩耗性が優れた自己潤滑性焼結摺動材を得ることがで
きる。
【００３５】本発明による自己潤滑性焼結摺動材の製造
方法において、前記鉄系材料を含む焼結摺動材料に固体
潤滑剤粒子を含ませ、この焼結摺動材料を焼結した後に
前記固体潤滑剤粒子を焼結摺動層の表面から除去して前
記凹部を形成することができる。この方法によれば、焼
結摺動層の潤滑性を向上させる固体潤滑剤粒子を利用す
るので、別途機械的作業により凹部を形成する必要がな
く、簡単に凹部を形成することができ、耐焼付性，耐摩
耗性の優れた自己潤滑性焼結摺動材を経済的に得ること
ができる。この固体潤滑剤粒子を焼結摺動層の表面から
除去する方法としては、例えばサンドブラスト，ショッ
トピーニングが挙げられる。
方法において、前記鉄系材料を含む焼結摺動材料に固体
潤滑剤粒子を含ませ、この焼結摺動材料を焼結した後に
前記固体潤滑剤粒子を焼結摺動層の表面から除去して前
記凹部を形成することができる。この方法によれば、焼
結摺動層の潤滑性を向上させる固体潤滑剤粒子を利用す
るので、別途機械的作業により凹部を形成する必要がな
く、簡単に凹部を形成することができ、耐焼付性，耐摩
耗性の優れた自己潤滑性焼結摺動材を経済的に得ること
ができる。この固体潤滑剤粒子を焼結摺動層の表面から
除去する方法としては、例えばサンドブラスト，ショッ
トピーニングが挙げられる。
【００３６】この固体潤滑剤粒子としては、前記第２の
特徴を有する本発明による自己潤滑性焼結摺動材につい
て説明したように、粒径が０．１〜３．０ｍｍのものを
使用し、前記焼結摺動層にその固体潤滑剤粒子を１５〜
５０体積％において含ませることが好ましい。
特徴を有する本発明による自己潤滑性焼結摺動材につい
て説明したように、粒径が０．１〜３．０ｍｍのものを
使用し、前記焼結摺動層にその固体潤滑剤粒子を１５〜
５０体積％において含ませることが好ましい。
【００３７】本発明の目的は、後述される詳細な説明か
ら明らかにされる。しかしながら、詳細な説明および具
体的実施例は最も好ましい実施態様について説明する
が、本発明の製品および範囲内の種々の変更および変形
はその詳細な説明から当業者にとって明らかであること
から、具体的例として述べるものである。
ら明らかにされる。しかしながら、詳細な説明および具
体的実施例は最も好ましい実施態様について説明する
が、本発明の製品および範囲内の種々の変更および変形
はその詳細な説明から当業者にとって明らかであること
から、具体的例として述べるものである。
【００３８】
【実施例】次に、本発明による自己潤滑性焼結摺動材お
よびその製造方法の具体的実施例につき、図面を参照し
つつ説明する。
よびその製造方法の具体的実施例につき、図面を参照し
つつ説明する。
【００３９】（実施例１）合金鉄粉（神戸製鋼社製アト
メル４６００，ヘガネス社製ＡＳＣ３００），カーボニ
ルニッケル（インコネル社製，平均粒径１μｍ）、電解
銅粉（福田金属社製、ＣＥ１５）および黒鉛鉄粉（ロン
ザ社製、ＫＳ６）を用いて表１に示す組成を有するよう
に８種類の混合粉末を調製し、これら混合粉末に対して
粒径０．３ｍｍ〜２．５ｍｍの人造黒鉛粒を１０体積
％，２０体積％，４０体積％および５０体積％でそれぞ
れ混合して、本実施例の自己潤滑性焼結摺動材の焼結摺
動層用の焼結用粉末（Ａ）を調製した。前記電解銅粉の
銅成分については最初に混合せず、成形後の焼結時また
は焼結前に溶浸させてもよい。また、この焼結用粉末
（Ａ）の炭素含量は０．０１〜０．８重量％程度が好ま
しい。なお、０．８重量％を越えると結晶粒界にネット
ワーク状の炭化物が析出してしまう恐れがある。さら
に、この焼結用粉末（Ａ）には、必要な焼入れ性，浸炭
硬化性，窒化硬化性を調整するためにＮｉ，Ｍｏ，Ｃ
ｒ，Ｍｎ，Ｖ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｓｉ等の合金成分を通常の
添加量で添加してもよい。なお、人造黒鉛粒の体積％は
後述する表２に示されている。
メル４６００，ヘガネス社製ＡＳＣ３００），カーボニ
ルニッケル（インコネル社製，平均粒径１μｍ）、電解
銅粉（福田金属社製、ＣＥ１５）および黒鉛鉄粉（ロン
ザ社製、ＫＳ６）を用いて表１に示す組成を有するよう
に８種類の混合粉末を調製し、これら混合粉末に対して
粒径０．３ｍｍ〜２．５ｍｍの人造黒鉛粒を１０体積
％，２０体積％，４０体積％および５０体積％でそれぞ
れ混合して、本実施例の自己潤滑性焼結摺動材の焼結摺
動層用の焼結用粉末（Ａ）を調製した。前記電解銅粉の
銅成分については最初に混合せず、成形後の焼結時また
は焼結前に溶浸させてもよい。また、この焼結用粉末
（Ａ）の炭素含量は０．０１〜０．８重量％程度が好ま
しい。なお、０．８重量％を越えると結晶粒界にネット
ワーク状の炭化物が析出してしまう恐れがある。さら
に、この焼結用粉末（Ａ）には、必要な焼入れ性，浸炭
硬化性，窒化硬化性を調整するためにＮｉ，Ｍｏ，Ｃ
ｒ，Ｍｎ，Ｖ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｓｉ等の合金成分を通常の
添加量で添加してもよい。なお、人造黒鉛粒の体積％は
後述する表２に示されている。
【００４０】また、これとは別に合金鉄粉（神戸製鋼社
製、３００Ｍ），黒鉛鉄粉（ロンザ社製、ＫＳ６）およ
び燐鉄合金鉄粉（福田金属社製）を用いてＦｅ−０．６
ｗｔ％Ｃ−０．５ｗｔ％Ｐの第２焼結層（鉄系基材）用
の焼結用粉末（Ｂ）を調製した。
製、３００Ｍ），黒鉛鉄粉（ロンザ社製、ＫＳ６）およ
び燐鉄合金鉄粉（福田金属社製）を用いてＦｅ−０．６
ｗｔ％Ｃ−０．５ｗｔ％Ｐの第２焼結層（鉄系基材）用
の焼結用粉末（Ｂ）を調製した。
【００４１】次に、これら粉末（Ａ），（Ｂ）および黒
鉛を用いて図１（ａ）に断面図を示すような内側の焼結
摺動層１と外側の第２焼結層２とからなる２層円筒形状
部品である供試ブッシュ３を４．５ｔ／ｃｍ2 の加圧力
でＣＩＰ（ｃｏｌｄ ｉｓｏｓｔａｔｉｃ ｐｒｅｓｓ
ｉｎｇ）成形して、１０-2ｔｏｒｒ以下の真空雰囲気
中、１１００℃×１時間の条件で焼結後、９５０℃から
Ｎ2 ガスによる急速冷却を行い、種々の供試ブッシュを
作製した。これら供試ブッシュの水準表（黒鉛粒子サイ
ズ（ｍｍ）、黒鉛粒子添加量（体積％）等）を表２に示
す。
鉛を用いて図１（ａ）に断面図を示すような内側の焼結
摺動層１と外側の第２焼結層２とからなる２層円筒形状
部品である供試ブッシュ３を４．５ｔ／ｃｍ2 の加圧力
でＣＩＰ（ｃｏｌｄ ｉｓｏｓｔａｔｉｃ ｐｒｅｓｓ
ｉｎｇ）成形して、１０-2ｔｏｒｒ以下の真空雰囲気
中、１１００℃×１時間の条件で焼結後、９５０℃から
Ｎ2 ガスによる急速冷却を行い、種々の供試ブッシュを
作製した。これら供試ブッシュの水準表（黒鉛粒子サイ
ズ（ｍｍ）、黒鉛粒子添加量（体積％）等）を表２に示
す。
【００４２】
【表１】
【００４３】
【表２】
【００４４】これら供試ブッシュとしては、次の図２に
示すように焼結摺動層の構造が異なるもの（タイプ１，
タイプ２，タイプ２’，タイプ３）を作製した。
示すように焼結摺動層の構造が異なるもの（タイプ１，
タイプ２，タイプ２’，タイプ３）を作製した。
【００４５】タイプ１ 焼結摺動層１に黒鉛粒子４を含ませて成形し、焼結によ
り収縮した焼結摺動層１の表面から突起している黒鉛粒
子４をサンドブラスト，ショットピーニング等の機械的
手段またはコーニング処理のような化学的手段により除
去して凹部５を形成した後に、この凹部５の内側も含む
焼結摺動層１の表面上に、固体潤滑剤として黒鉛：二硫
化モリブデン＝１：１で混合したものを適量のスピンド
ル油を用いて混練したもの（固体潤滑剤）からなるオー
バーレイ６を形成した。このオーバーレイ６の形成は、
固体潤滑剤を焼結摺動層１の表面に塗り込んだ後に、ブ
ッシュ内径部にクリアランスを調整したパンチを使って
コーニング（サイジング）しながらオーバーレイ６を焼
結摺動層に密着させ、かつオーバーレイ６の厚さを調整
した。なお、この凹部５の深さは固体潤滑剤捕捉の効果
を発現させるために０．１ｍｍ以上であることが好まし
い。
り収縮した焼結摺動層１の表面から突起している黒鉛粒
子４をサンドブラスト，ショットピーニング等の機械的
手段またはコーニング処理のような化学的手段により除
去して凹部５を形成した後に、この凹部５の内側も含む
焼結摺動層１の表面上に、固体潤滑剤として黒鉛：二硫
化モリブデン＝１：１で混合したものを適量のスピンド
ル油を用いて混練したもの（固体潤滑剤）からなるオー
バーレイ６を形成した。このオーバーレイ６の形成は、
固体潤滑剤を焼結摺動層１の表面に塗り込んだ後に、ブ
ッシュ内径部にクリアランスを調整したパンチを使って
コーニング（サイジング）しながらオーバーレイ６を焼
結摺動層に密着させ、かつオーバーレイ６の厚さを調整
した。なお、この凹部５の深さは固体潤滑剤捕捉の効果
を発現させるために０．１ｍｍ以上であることが好まし
い。
【００４６】タイプ２ タイプ１において表面から突起している黒鉛粒子４を凸
部７として残し、同様に固体潤滑剤として黒鉛：二硫化
モリブデン＝１：１で混合したものを適量のスピンドル
油を用いて混練したものからなるオーバーレイ６を形成
した。このタイプ２の断面写真が図３（５０倍）および
図４（１００倍）に示されている。これら断面写真にお
いて、白く写っている部分が焼結摺動層１であり、この
焼結摺動層１中から塊状の黒鉛粒子４が突起（凸部７）
しておりその上を黒く写っているオーバーレイ６が覆っ
ている。なお、前記凸部７の高さは固体潤滑剤捕捉の効
果を発現させるために０．１ｍｍ以上であることが好ま
しい。
部７として残し、同様に固体潤滑剤として黒鉛：二硫化
モリブデン＝１：１で混合したものを適量のスピンドル
油を用いて混練したものからなるオーバーレイ６を形成
した。このタイプ２の断面写真が図３（５０倍）および
図４（１００倍）に示されている。これら断面写真にお
いて、白く写っている部分が焼結摺動層１であり、この
焼結摺動層１中から塊状の黒鉛粒子４が突起（凸部７）
しておりその上を黒く写っているオーバーレイ６が覆っ
ている。なお、前記凸部７の高さは固体潤滑剤捕捉の効
果を発現させるために０．１ｍｍ以上であることが好ま
しい。
【００４７】タイプ２’ タイプ２においてオーバーレイを形成せず、凸部７とし
ての黒鉛粒子４が露出しているものとした（表２におけ
る水準９’，水準１０’）。
ての黒鉛粒子４が露出しているものとした（表２におけ
る水準９’，水準１０’）。
【００４８】タイプ３ 焼結摺動層１に含油処理を施しているが、使用した潤滑
油はリン酸エステル系の合成油である。
油はリン酸エステル系の合成油である。
【００４９】なお、供試ブッシュ３の構造は、前述のよ
うに焼結用混合粉末（Ｂ）からなる第２焼結層（外側の
層）２の内側に焼結用粉末（Ａ）からなる焼結摺動層１
が設けられ（図１参照）、さらにその焼結摺動層１の内
側面にタイプ１，２においてはオーバーレイ６が形成さ
れている。また、この焼結摺動層１は第２焼結層２に拡
散接合されており、焼結摺動層１の銅成分は焼結時に液
相化し第２焼結相に吸引されていると考えられる。ま
た、このように銅成分が第２焼結相に吸引されること
と、銅成分の存在により焼結摺動層１が収縮することに
より前述のように黒鉛粒子がその焼結摺動層１から突起
する。
うに焼結用混合粉末（Ｂ）からなる第２焼結層（外側の
層）２の内側に焼結用粉末（Ａ）からなる焼結摺動層１
が設けられ（図１参照）、さらにその焼結摺動層１の内
側面にタイプ１，２においてはオーバーレイ６が形成さ
れている。また、この焼結摺動層１は第２焼結層２に拡
散接合されており、焼結摺動層１の銅成分は焼結時に液
相化し第２焼結相に吸引されていると考えられる。ま
た、このように銅成分が第２焼結相に吸引されること
と、銅成分の存在により焼結摺動層１が収縮することに
より前述のように黒鉛粒子がその焼結摺動層１から突起
する。
【００５０】（実施例２）本実施例では、オーバーレイ
（厚さ０．２ｍｍ）の機能，組成の影響について検討し
た。本実施例で用いる供試ブッシュは、表２中に示す水
準Ｎｏ７，ブッシュタイプ２のものを用いた。また、オ
ーバーレイの固体潤滑剤成分等の配合比は表３に示す重
量比であり、この重量比で配合，混合，混練を行った。
（厚さ０．２ｍｍ）の機能，組成の影響について検討し
た。本実施例で用いる供試ブッシュは、表２中に示す水
準Ｎｏ７，ブッシュタイプ２のものを用いた。また、オ
ーバーレイの固体潤滑剤成分等の配合比は表３に示す重
量比であり、この重量比で配合，混合，混練を行った。
【００５１】
【表３】
【００５２】また、オーバーレイ形成方法としてタイプ
Ａ，Ｂ，Ｃの３種類について実施した。タイプＡは前述
と同じグリース（スピンドル油）との混練とブッシュ内
径面へのすり込みを行ったものとし、タイプＢは熱硬化
性樹脂（フェノール）との混練とブッシュ内径面への塗
布，硬化させたものとし、タイプＣは熱可塑性樹脂（ダ
イセル社製：ナイロン１２ Ｌ１７００）との混練とブ
ッシュ内径面への塗布を行ったものでとする。いずれの
場合にもオーバーレイを簡単に塗布できるようにするた
めに有機結合剤の配合割合を多くしている。また、有機
結合剤の配合比が高くなると、摺動時のオーバーレイが
排出されやすくなるが、本実施例はオーバーレイの摺動
面における保持性を明確に把握することを意図したもの
である。
Ａ，Ｂ，Ｃの３種類について実施した。タイプＡは前述
と同じグリース（スピンドル油）との混練とブッシュ内
径面へのすり込みを行ったものとし、タイプＢは熱硬化
性樹脂（フェノール）との混練とブッシュ内径面への塗
布，硬化させたものとし、タイプＣは熱可塑性樹脂（ダ
イセル社製：ナイロン１２ Ｌ１７００）との混練とブ
ッシュ内径面への塗布を行ったものでとする。いずれの
場合にもオーバーレイを簡単に塗布できるようにするた
めに有機結合剤の配合割合を多くしている。また、有機
結合剤の配合比が高くなると、摺動時のオーバーレイが
排出されやすくなるが、本実施例はオーバーレイの摺動
面における保持性を明確に把握することを意図したもの
である。
【００５３】前述の供試ブッシュ３を図５に示される試
験装置において、図６に示される偏荷重の加圧パターン
を加えて、摩擦係数，摩擦量（オーバーレイの厚さ），
（図６中に示す）ピーク荷重のサイクル数の関係を求め
た。これらのうちタイプ１でオーバーレイ６の厚さを
０．２ｍｍとしたものの結果が図７に、タイプ２でオー
バーレイ６の厚さを０．２ｍｍとしたもの、オーバーレ
イを施さないタイプ２’のもの、さらにタイプ３のもの
の結果が図８に、タイプ１でオーバーレイ６の厚さを
０．２ｍｍ，０．５ｍｍ，０．８ｍｍとしたものの結果
が図９に示されている。また、オーバーレイの組成によ
る影響を検討した結果が表３に示されている。
験装置において、図６に示される偏荷重の加圧パターン
を加えて、摩擦係数，摩擦量（オーバーレイの厚さ），
（図６中に示す）ピーク荷重のサイクル数の関係を求め
た。これらのうちタイプ１でオーバーレイ６の厚さを
０．２ｍｍとしたものの結果が図７に、タイプ２でオー
バーレイ６の厚さを０．２ｍｍとしたもの、オーバーレ
イを施さないタイプ２’のもの、さらにタイプ３のもの
の結果が図８に、タイプ１でオーバーレイ６の厚さを
０．２ｍｍ，０．５ｍｍ，０．８ｍｍとしたものの結果
が図９に示されている。また、オーバーレイの組成によ
る影響を検討した結果が表３に示されている。
【００５４】なお、図５に示す試験装置の試験条件を、
次に示す。 シャフト材質 ：Ｓ４５Ｃ ＩＱＴ 試験速度 ：３ｒｐｍ 試験荷重 ：常用荷重；４００ｋｇ／ｃｍ2 最大荷重；９００ｋｇ／ｃｍ2
次に示す。 シャフト材質 ：Ｓ４５Ｃ ＩＱＴ 試験速度 ：３ｒｐｍ 試験荷重 ：常用荷重；４００ｋｇ／ｃｍ2 最大荷重；９００ｋｇ／ｃｍ2
【００５５】図７，図８の結果から、オーバーレイの処
理によって初期の摩擦特性が改善され、固体潤滑剤とし
ての黒鉛粒子が略１５体積％以上含まれていれば、長期
間においても安定した摺動特性が得られることがわか
る。しかしながら、５０体積％を越えて添加した場合に
は強度が低下する恐れがある。また、図８の結果にも示
したように焼結摺動層に微粉末を使用したことによる強
度向上の効果も認められる。
理によって初期の摩擦特性が改善され、固体潤滑剤とし
ての黒鉛粒子が略１５体積％以上含まれていれば、長期
間においても安定した摺動特性が得られることがわか
る。しかしながら、５０体積％を越えて添加した場合に
は強度が低下する恐れがある。また、図８の結果にも示
したように焼結摺動層に微粉末を使用したことによる強
度向上の効果も認められる。
【００５６】前述の結果から、焼結摺動層の焼結密度
（緻密化の程度）が高いことが重要であり、同様の効果
が銅系材料による溶浸法によっても達成できることは当
業者にとって周知である。
（緻密化の程度）が高いことが重要であり、同様の効果
が銅系材料による溶浸法によっても達成できることは当
業者にとって周知である。
【００５７】図９の結果から、オーバーレイ６の厚さが
厚いほどテストの進行とともに厚さが薄くなる程度が大
きいが、０．２ｍｍ程になると変化が小さくなり、ピン
（シャフト）／ブッシュ間のクリアランス調整によって
ほとんど問題を起こさないと考えられる。現実的には摺
動部品の許容されるクリアランスによってオーバーレイ
の厚さは決められるが、必要性とコスト的な観点から
０．５ｍｍ以下にすることが好ましい。
厚いほどテストの進行とともに厚さが薄くなる程度が大
きいが、０．２ｍｍ程になると変化が小さくなり、ピン
（シャフト）／ブッシュ間のクリアランス調整によって
ほとんど問題を起こさないと考えられる。現実的には摺
動部品の許容されるクリアランスによってオーバーレイ
の厚さは決められるが、必要性とコスト的な観点から
０．５ｍｍ以下にすることが好ましい。
【００５８】表３の結果から、オーバーレイ６の中には
固体潤滑剤だけでなくＣｕ，Ｐｂ，Ｓｎ，Ｚｎ等の軟質
で、鉄との凝着性の小さい金属粉末の共存によって、オ
ーバーレイ６の摺動面に於ける保持性が大きく改善さ
れ、特にＣｕ、Ｚｎの添加は効果的であることが判る。
テスト終了時点での摺動面を観察すると非常に薄いＣｕ
系薄膜が形成されており、摺動面においてオーバーレイ
中の金属粉末と固体潤滑剤がメカニカルアロイングされ
て自己潤滑性に優れているものと考えられる。また、有
機結合剤にナイロン１２を用いた場合には顕著に小さな
摩擦係数を示すようになることは特徴的で、こてはナイ
ロン１２が本来優れた摺動材料であることに起因すると
考えられる。比較例として、ナイロン１２だけのオーバ
ーレイの場合（水準（１５））と前述の黄銅溶製材に機
械加工により穴を形成し、固体潤滑剤（三協オイルレス
製 ＳＯ＃５０ ＳＰ２）を充填した市販ブッシュの結
果も表示してある。ナイロン１２だけのコーティングブ
ッシュは早期の摩耗がなくなった時点でテストを中止し
ているが、コーティング膜がなくなる時点でベース材料
の摩耗係数にまで急激に高まっている。なお、表３にお
いて摩耗係数０．１３５以上のものはオーバーレイの効
果なしとして×印を付してある。
固体潤滑剤だけでなくＣｕ，Ｐｂ，Ｓｎ，Ｚｎ等の軟質
で、鉄との凝着性の小さい金属粉末の共存によって、オ
ーバーレイ６の摺動面に於ける保持性が大きく改善さ
れ、特にＣｕ、Ｚｎの添加は効果的であることが判る。
テスト終了時点での摺動面を観察すると非常に薄いＣｕ
系薄膜が形成されており、摺動面においてオーバーレイ
中の金属粉末と固体潤滑剤がメカニカルアロイングされ
て自己潤滑性に優れているものと考えられる。また、有
機結合剤にナイロン１２を用いた場合には顕著に小さな
摩擦係数を示すようになることは特徴的で、こてはナイ
ロン１２が本来優れた摺動材料であることに起因すると
考えられる。比較例として、ナイロン１２だけのオーバ
ーレイの場合（水準（１５））と前述の黄銅溶製材に機
械加工により穴を形成し、固体潤滑剤（三協オイルレス
製 ＳＯ＃５０ ＳＰ２）を充填した市販ブッシュの結
果も表示してある。ナイロン１２だけのコーティングブ
ッシュは早期の摩耗がなくなった時点でテストを中止し
ているが、コーティング膜がなくなる時点でベース材料
の摩耗係数にまで急激に高まっている。なお、表３にお
いて摩耗係数０．１３５以上のものはオーバーレイの効
果なしとして×印を付してある。
【００５９】本実施例においては、固体潤滑剤粒子とし
て黒鉛粒子を用いたが、ＢＮ，ＷＳ 2 ，ＭｏＳ2 ，Ｃａ
Ｆ2 等の粒子を用いてもよい。さらに、これら黒鉛，Ｂ
Ｎ，ＷＳ2 ，ＭｏＳ2 ，ＣａＦ2 等の粒子のうちの二種
以上を混合して用いてもよい。但し、黒鉛粒子がコスト
的にも焼結時の熱的安定性においても最適である。な
お、黒鉛粒子の潤滑性を高めるためにＢ2 Ｏ3 ，ＭｎＯ
2 等の補助機能剤を用いてもよい。なお、黒鉛以外のＷ
Ｓ2 ，ＭｏＳ2 を固体潤滑剤として用いる場合には、高
温の焼結時に鉄系，銅系材料と反応性を示し、これを抑
制する方法としては、特願昭６３−１９０９９４号公
報，特願平２−１４３８０号公報で提案している、水ガ
ラス等による固体潤滑剤のコーティングが非常に効果的
であるが、本実施例ではＷＳ2 ，ＭｏＳ2 より硫化物形
成傾向の強いＴｉ，Ａｌ，Ｃａ，Ｚｒ等の合金または金
属粉末を微量添加することが効果的である。
て黒鉛粒子を用いたが、ＢＮ，ＷＳ 2 ，ＭｏＳ2 ，Ｃａ
Ｆ2 等の粒子を用いてもよい。さらに、これら黒鉛，Ｂ
Ｎ，ＷＳ2 ，ＭｏＳ2 ，ＣａＦ2 等の粒子のうちの二種
以上を混合して用いてもよい。但し、黒鉛粒子がコスト
的にも焼結時の熱的安定性においても最適である。な
お、黒鉛粒子の潤滑性を高めるためにＢ2 Ｏ3 ，ＭｎＯ
2 等の補助機能剤を用いてもよい。なお、黒鉛以外のＷ
Ｓ2 ，ＭｏＳ2 を固体潤滑剤として用いる場合には、高
温の焼結時に鉄系，銅系材料と反応性を示し、これを抑
制する方法としては、特願昭６３−１９０９９４号公
報，特願平２−１４３８０号公報で提案している、水ガ
ラス等による固体潤滑剤のコーティングが非常に効果的
であるが、本実施例ではＷＳ2 ，ＭｏＳ2 より硫化物形
成傾向の強いＴｉ，Ａｌ，Ｃａ，Ｚｒ等の合金または金
属粉末を微量添加することが効果的である。
【００６０】なお、比較のために一般鋼管の内径部（凹
凸を設けない）に実施例１と同じオーバーレイを施し、
同じテストを実施したところ、オーバーレイは１０００
０回テスト後に摺動面から排出されてしまって、その後
のテスト途中で焼き付きを発生した。これに対し、本実
施例のものはタイプ１を例として図１（ｂ）に示されて
いるように、オーバーレイを構成する固体潤滑剤がシャ
フトにより高荷重をかけられても、この固体潤滑剤が焼
結摺動層に設けられる凹部内で循環してその凹部により
捕捉されるアンカー効果により摺動面からその固体潤滑
剤が除去され難いので耐摩耗性が維持されるとともに焼
付が生じない。
凸を設けない）に実施例１と同じオーバーレイを施し、
同じテストを実施したところ、オーバーレイは１０００
０回テスト後に摺動面から排出されてしまって、その後
のテスト途中で焼き付きを発生した。これに対し、本実
施例のものはタイプ１を例として図１（ｂ）に示されて
いるように、オーバーレイを構成する固体潤滑剤がシャ
フトにより高荷重をかけられても、この固体潤滑剤が焼
結摺動層に設けられる凹部内で循環してその凹部により
捕捉されるアンカー効果により摺動面からその固体潤滑
剤が除去され難いので耐摩耗性が維持されるとともに焼
付が生じない。
【００６１】本発明による自己潤滑性焼結摺動材におい
て、焼結摺動層中に用いられる固体潤滑剤のサイズ
（径）をその焼結摺動層の厚さの１／２〜２．０程度に
すれば、この固体潤滑剤への補助潤滑用の潤滑油の含油
性を高めることができる。また、固体潤滑剤の粒径を
０．１〜３．０ｍｍ程度にし、焼結摺動層に用いられる
他の金属成分粉末の平均粒径がその約１／８以下となる
ように制御することにより、固体潤滑剤に起因する応力
集中を緩和させることができるとともに、固体潤滑剤同
士の接触確率を低減させることができる。
て、焼結摺動層中に用いられる固体潤滑剤のサイズ
（径）をその焼結摺動層の厚さの１／２〜２．０程度に
すれば、この固体潤滑剤への補助潤滑用の潤滑油の含油
性を高めることができる。また、固体潤滑剤の粒径を
０．１〜３．０ｍｍ程度にし、焼結摺動層に用いられる
他の金属成分粉末の平均粒径がその約１／８以下となる
ように制御することにより、固体潤滑剤に起因する応力
集中を緩和させることができるとともに、固体潤滑剤同
士の接触確率を低減させることができる。
【００６２】また、本発明による自己潤滑性焼結材料に
大きな荷重がかけられる場合、この荷重が固体潤滑剤層
を通して疑似静水圧的に焼結摺動層に均一に伝わり、こ
の焼結摺動層に局部的に大きな荷重がかかることが防止
される。この固体潤滑剤層には、摺動面に永らく保持さ
れる保持性も重要な機能となるが、特にオーバーレイと
する自己潤滑性膜（固体潤滑剤層）には、黒鉛，ＭｏＳ
2 等の固体潤滑剤以外にＣｕ，Ｚｎ等の金属粉末を含ま
せることによって、摺動面での保持性が顕著に向上し、
さらには摺動面でのメカニカルアロイング効果によっ
て、鉄との凝着性が非常に小さい自己潤滑性膜が摺動面
に形成され、長時間にわたる摺動条件下においても安定
した摩擦特性の得られることが確認できた。なお、この
固体潤滑剤層には、増長剤の役目、摺動面への塗布性の
改善のために、グリース，ナイロン，フェノール樹脂等
の有機結合剤などを混合することができる。
大きな荷重がかけられる場合、この荷重が固体潤滑剤層
を通して疑似静水圧的に焼結摺動層に均一に伝わり、こ
の焼結摺動層に局部的に大きな荷重がかかることが防止
される。この固体潤滑剤層には、摺動面に永らく保持さ
れる保持性も重要な機能となるが、特にオーバーレイと
する自己潤滑性膜（固体潤滑剤層）には、黒鉛，ＭｏＳ
2 等の固体潤滑剤以外にＣｕ，Ｚｎ等の金属粉末を含ま
せることによって、摺動面での保持性が顕著に向上し、
さらには摺動面でのメカニカルアロイング効果によっ
て、鉄との凝着性が非常に小さい自己潤滑性膜が摺動面
に形成され、長時間にわたる摺動条件下においても安定
した摩擦特性の得られることが確認できた。なお、この
固体潤滑剤層には、増長剤の役目、摺動面への塗布性の
改善のために、グリース，ナイロン，フェノール樹脂等
の有機結合剤などを混合することができる。
【００６３】前述のように、本発明は、種々に変更可能
なことは明らかである。このような変更は本発明の精神
および範囲に反することなく、また当業者にとって明瞭
な全てのそのような変形、変更は請求の範囲に含まれる
ものである。
なことは明らかである。このような変更は本発明の精神
および範囲に反することなく、また当業者にとって明瞭
な全てのそのような変形、変更は請求の範囲に含まれる
ものである。
【図１】図１は、本実施例にかかる自己潤滑性焼結摺動
材の断面図である。
材の断面図である。
【図２】図２は、本実施例にかかる自己潤滑性焼結摺動
材の部分的拡大断面図である。
材の部分的拡大断面図である。
【図３】図３は、タイプ２の焼結摺動層の構造を示す断
面写真（５０倍）である。
面写真（５０倍）である。
【図４】図４は、図３を拡大した断面写真（１００倍）
である。
である。
【図５】図５は、本実施例で作製した供試ブッシュの試
験方法を示す略図である。
験方法を示す略図である。
【図６】図６は、図５の供試ブッシュの試験条件を示す
グラフである。
グラフである。
【図７】図７は、本実施例で作製した供試ブッシュの耐
摩耗性を示すグラフである。
摩耗性を示すグラフである。
【図８】図８は、本実施例で作製した供試ブッシュの耐
摩耗性を示すグラフである。
摩耗性を示すグラフである。
【図９】図９は、オーバーレイ（固体潤滑剤層）の厚さ
の変化を示すグラフである。
の変化を示すグラフである。
１ 焼結摺動層 ２ 第２焼結層 ３ 供試ブッシュ ４ 黒鉛粒子 ５ 凹部 ６ オーバーレイ（固体潤滑剤層） ７ 凸部
Claims (24)
- 【請求項１】 鉄系基材における摺動側に鉄系材料を含
む焼結摺動材料よりなる焼結摺動層が設けられてなる自
己潤滑性焼結摺動材であって、この焼結摺動層の表面に
固体潤滑剤粒子による凸部を形成させることを特徴とす
る自己潤滑性焼結摺動材。 - 【請求項２】 前記凸部が形成される焼結摺動層の表面
上に固体潤滑剤層が設けられることを特徴とする請求項
１に記載の自己潤滑性焼結摺動材。 - 【請求項３】 前記凸部は、前記焼結摺動層に予め含ま
れている固体潤滑剤粒子がその焼結摺動層の表面から突
起してなるものであることを特徴とする請求項１または
２に記載の自己潤滑性焼結摺動層。 - 【請求項４】 前記固体潤滑剤粒子は粒径が０．１〜
３．０ｍｍであり、前記焼結摺動層がその固体潤滑剤粒
子を１５〜５０体積％において含むことを特徴とする請
求項１乃至３のうちのいずれかに記載の自己潤滑性焼結
摺動材。 - 【請求項５】 前記固体潤滑剤粒子が黒鉛，ＢＮ，ＷＳ
2 ，ＭｏＳ2 ，ＣａＦ2 等の既知の固体潤滑剤のうちの
一種または二種以上の粒子であることを特徴とする請求
項１乃至４のうちのいずれに記載の自己潤滑性焼結摺動
材。 - 【請求項６】 前記固体潤滑剤層は、黒鉛，ＢＮ，ＷＳ
2 ，ＭｏＳ2 ，ＣａＦ2 等の既知の固体潤滑剤のうちの
一種もしくは二種以上、あるいは、黒鉛，ＢＮ，Ｗ
Ｓ2 ，ＭｏＳ2 ，ＣａＦ2 等の既知の固体潤滑剤のうち
の一種もしくは二種以上と、鉄凝着性を軽減する金属粉
末および／または有機結合剤とを含むことを特徴とする
請求項２乃至５のうちのいずれかに記載の自己潤滑性焼
結摺動材。 - 【請求項７】 前記鉄凝着性を軽減する金属粉末は、Ｃ
ｕ，Ｚｎ，Ｐｂ，Ｂｉ，Ｓｂ，Ｗ，Ｍｏ等の鉄との凝着
性の小さい非鉄金属系粉末であることを特徴とする請求
項６に記載の自己潤滑性焼結摺動材。 - 【請求項８】 鉄系基材に焼結摺動層が設けられる自己
潤滑性焼結摺動材であって、この焼結摺動層の表面に凹
部が形成されその凹部内も含んでその表面上に固体潤滑
剤層が設けられることを特徴とする自己潤滑性焼結摺動
材。 - 【請求項９】 前記凹部は、前記焼結摺動層に予め含ま
れている表面部分の固体潤滑剤粒子を除去した後の穴痕
であることを特徴とする請求項６に記載の自己潤滑性焼
結摺動材。 - 【請求項１０】 前記固体潤滑剤粒子は粒径が０．１〜
３．０ｍｍであり、前記焼結摺動層がその固体潤滑剤粒
子を１５〜５０体積％において含むことを特徴とする請
求項９に記載の自己潤滑性焼結摺動材。 - 【請求項１１】 前記固体潤滑剤粒子が黒鉛，ＢＮ，Ｗ
Ｓ2 ，ＭｏＳ2 ，ＣａＦ2 等の既知の固体潤滑剤のうち
の一種または二種以上の粒子であることを特徴とする請
求項９または１０に記載の自己潤滑性焼結摺動材。 - 【請求項１２】 前記焼結摺動材料は、鉄系材料以外に
銅系材料を含んでなるものであることを特徴とする請求
項１乃至１１９のうちのいずれかに記載の自己潤滑性焼
結摺動材。 - 【請求項１３】 前記焼結摺動材料は、前記銅系材料を
１０〜８０体積％において含むことを特徴とする請求項
１２に記載の自己潤滑性焼結摺動材。 - 【請求項１４】 前記焼結摺動材料は、さらに炭素を含
むことを特徴とする請求項１２または１３に記載の自己
潤滑性焼結摺動材。 - 【請求項１５】 前記焼結摺動材料は、さらにＮｉを
２．０〜２０．０重量％、およびＴｉ，Ｓｉ，Ａｌ，Ｆ
ｅ，Ｃｏ，Ｃｒ，Ｚｒ，Ｓｎのうちの一種または二種以
上を０．５〜１０．０重量％において含むことを特徴と
する請求項１２乃至１４のうちのいずれかに記載の自己
潤滑性焼結摺動材。 - 【請求項１６】 前記焼結摺動層が９０％以上に緻密化
されていることを特徴とする請求項１乃至１５のうちの
いずれかに記載の自己潤滑性焼結摺動材。 - 【請求項１７】 前記焼結摺動材料の成分として、２５
０メッシュ以下に微粉化された鉄系材料が用いられるこ
とを特徴とする請求項１乃至１６のうちのいずれかに記
載の自己潤滑性焼結摺動材。 - 【請求項１８】 前記焼結摺動層が前記鉄系基材の摺動
側に拡散接合されていることを特徴とする請求項１乃至
１７のうちのいずれかに記載の自己潤滑性焼結摺動材。 - 【請求項１９】 鉄系基材の摺動側に鉄系材料を含む焼
結摺動材料よりなる焼結摺動層が設けられ、この焼結摺
動層の表面に固体潤滑剤層が設けられてなる自己潤滑性
焼結摺動材の製造方法であって、この焼結摺動層の表面
に凸部を形成させその表面上に前記固体潤滑層を形成す
ることを特徴とする自己潤滑性焼結摺動材の製造方法。 - 【請求項２０】 前記鉄系材料を含む焼結摺動材料に銅
系材料および固体潤滑剤粒子を含ませ、この焼結摺動材
料を焼結して収縮させることにより前記固体潤滑剤粒子
を焼結摺動層の表面から突起させて前記凸部を形成する
ことを特徴とする請求項１９に記載の自己潤滑性焼結摺
動材の製造方法。 - 【請求項２１】 前記固体潤滑剤粒子として粒径が０．
１〜３．０ｍｍのものを使用し、前記焼結摺動層にその
固体潤滑剤粒子を１５〜５０体積％において含ませるこ
とを特徴とする請求項２０に記載の自己潤滑性焼結摺動
材の製造方法。 - 【請求項２２】 鉄系基材の摺動側に鉄系材料を含む焼
結摺動材料よりなる焼結摺動層が設けられ、この焼結摺
動層の表面に固体潤滑剤層が設けられてなる自己潤滑性
焼結摺動材の製造方法であって、この焼結摺動層の表面
に凹部を形成させその表面上に前記固体潤滑層を形成す
ることを特徴とする自己潤滑性焼結摺動材の製造方法。 - 【請求項２３】 前記鉄系材料を含む焼結摺動材料に固
体潤滑剤粒子を含ませ、この焼結摺動材料を焼結した後
に前記固体潤滑剤粒子を焼結摺動層の表面から除去して
前記凹部を形成することを特徴とする請求項２２に記載
の自己潤滑性焼結摺動材の製造方法。 - 【請求項２４】 前記固体潤滑剤粒子として粒径が０．
１〜３．０ｍｍのものを使用し、前記焼結摺動層にその
固体潤滑剤粒子を１５〜５０体積％含ませることを特徴
とする請求項２３に記載の自己潤滑性焼結摺動材の製造
方法。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22474695A JP4215285B2 (ja) | 1995-08-08 | 1995-08-08 | 自己潤滑性焼結摺動材およびその製造方法 |
| US09/011,639 US6015775A (en) | 1995-08-08 | 1996-08-07 | Self-lubricating sintered sliding material and method for manufacturing the same |
| EP96926623A EP0872296B1 (en) | 1995-08-08 | 1996-08-07 | Self-lubricating sintered sliding material and method for manufacturing the same |
| CN96197282A CN1198114A (zh) | 1995-08-08 | 1996-08-07 | 自润滑烧结滑动件及其生产方法 |
| PCT/JP1996/002272 WO1997005980A1 (fr) | 1995-08-08 | 1996-08-07 | Materiau glissant fritte auto-lubrifiant et procede pour le fabriquer |
| DE69619553T DE69619553T2 (de) | 1995-08-08 | 1996-08-07 | Selbstschmierendes gesintertes gleitmaterial und verfahren zu dessen herstellung |
| KR1019960032985A KR100434770B1 (ko) | 1995-08-08 | 1996-08-08 | 자기윤활성소결마찰재및그제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22474695A JP4215285B2 (ja) | 1995-08-08 | 1995-08-08 | 自己潤滑性焼結摺動材およびその製造方法 |
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| JP2006001220A Division JP4236665B2 (ja) | 2006-01-06 | 2006-01-06 | 自己潤滑性焼結摺動材およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0949006A true JPH0949006A (ja) | 1997-02-18 |
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|---|---|---|---|
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| KR (1) | KR100434770B1 (ja) |
| CN (1) | CN1198114A (ja) |
| DE (1) | DE69619553T2 (ja) |
| WO (1) | WO1997005980A1 (ja) |
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| KR100803968B1 (ko) * | 2006-10-13 | 2008-02-15 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 윤활코팅분말 및 그 제조방법 |
| CN102398029A (zh) * | 2011-11-28 | 2012-04-04 | 镇江中孚复合材料有限公司 | 一种用于制造蜗轮的高温自润滑复合材料及其制备方法 |
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| JP5562463B1 (ja) * | 2013-03-13 | 2014-07-30 | 大同メタル工業株式会社 | スラスト軸受 |
| CN109128160A (zh) * | 2018-10-22 | 2019-01-04 | 广东东睦新材料有限公司 | 一种高强度自润滑粉末冶金材料及其制备方法与应用 |
| US10309457B2 (en) | 2012-03-27 | 2019-06-04 | Senju Metal Industry Co., Ltd. | Sliding member |
| JPWO2019230259A1 (ja) * | 2018-05-28 | 2020-07-09 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 粉末冶金用粉末混合物およびその製造方法 |
| CN113563938A (zh) * | 2021-07-28 | 2021-10-29 | 南昌航空大学 | 一种层状结构的铜-二硫化钨自润滑复合材料、制备方法及应用 |
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| TW487742B (en) | 1999-05-10 | 2002-05-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Electrode for PTC thermistor, manufacture thereof, and PTC thermistor |
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| JP4416313B2 (ja) * | 2000-12-15 | 2010-02-17 | 株式会社小松製作所 | 摺動材料並びに複合焼結摺動部材およびその製造方法 |
| DE60126352T2 (de) * | 2001-03-05 | 2007-07-05 | Gotoh Gut Co., Ltd., Isesaki | Schneckenwinde für ein saiteninstrument |
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